УСТРОЙСТВО МНОГОКООРДИНАТНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛА ГИБКОГО ПРОИЗВОДСТВЕННОГО МОДУЛЯ Российский патент 1997 года по МПК B23Q41/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для создания гибких производственных модулей (ГПМ).

Известны гибкие производственные модули, которые имеют устройства для трехкоординатного перемещения шпиндельного узла. Пространственное перемещение шпиндельного узла с закрепленным на нем инструментом осуществляется исполнительными узлами ГПМ по соответствующим координатам.

К числу аналогов можно отнести гибкий производственный модуль. Корпус выполнен в виде многогранника с внутренней полостью и боковыми окнами. На стенках окна имеются направляющие и размещены устройства координатного перемещения нескольких шпиндельных узлов. Деталь закреплена и обрабатывается внутри корпуса одновременно несколькими шпиндельными узлами. К недостаткам необходимо отнести ограниченные возможности применения и закрытая от обслуживания рабочая зона обработки.

В качестве прототипа принято устройство координатного перемещения шпиндельного узла ГПМ. Устройство состоит из комплекта агрегативных исполнительных узлов с числовым программным управлением (ЧПУ). Каждый исполнительный узел выполнен в виде силового стола с электроприводами ЧПУ. Силовой стол состоит из корпуса и перемещаемого на нем стола или каретки. Для соединения между собой и со шпиндельным узлом исполнительные узлы имеют наружные сопрягаемые плоскости: наружную поверхность на корпусе и на каретке. Исполнительные узлы выполнены с наружным размещением друг на друге и соединены между собой по наружным сопрягаемым плоскостям, что усложняет конструкцию ГПМ и удорожает создание.

Кроме того имеется устройство, которое состоит из набора жестко закрепленных смежных полых призм со шпиндельным узлом внутри них. Призмы вложены одна в другую с возможностью смены шпиндельного узла или изменения его координатного расположения. После перезакрепления призмы и шпиндельный узел не имеют возможности пространственного перемещения.

На фиг. 1 показано устройство многокоординатного перемещения шпиндельного узла; на фиг. 2 внешний вид сопрягаемых корпусов исполнительных узлов без приводов и шпиндельного узла; на фиг. 3 то же, в разрезе.

Устройство (фиг. 1) выполнено в виде вложенных шпиндельных узлов и шпиндельного узла 1. Количество исполнительных узлов определено количеством перемещений шпиндельного узла в пространстве. Для трехкоординатного пространственного перемещения устройство состоит из 4- х исполнительных узлов 2, 3, 4, 5. Шпиндельный узел 1 вместе с инструментом 6 закреплен внутри узла 2. Исполнительные узлы 2, 3, 4, 5 вложены друг в друга. Узлы 2, 3 4 имеют перемещения по группам соответствующих направляющих. Узел 5 является базовым по отношению к остальным и в составе комплекта узлов 2, 3, 4, 5 не перемещается.

Для перемещения одного исполнительного узла в другом имеются электроприводы ЧПУ: привод 7 (на фиг. 1 не показан) для узла 2, привод 8 для перемещения узла 3, привод 9 для узла 4. В составе каждого привода имеется ходовой винт 10 и пара винт гайка 11 (качения). Электроприводы 7, 8, 9 с помощью механизмов крепления, например кронштейнов 12, соединены с корпусом исполнительных узлов. Пара винт-гайка 11 соединена с корпусом перемещаемого исполнительного узла с помощью другого механизма крепления кронштейна 13. Электроприводы 7, 8, 9 и механизм крепления электроприводом кронштейн 12, 13 размещены со стороны наружных граней корпусов призм.

В отличии от исполнительных узлов прототипа в рекомендуемом устройстве корпусы исполнительных узлов выполнены в виде полых призм уменьшающихся размеров. Призмы могут быть как кубической формы, так и неравносторонними. Корпус имеет внутреннюю полость для вложения корпуса меньшего размера. Наименьший узел 2 (фиг. 1) имеет корпус с внутренней полостью для вложения и размещения в нем шпиндельного узла 1. Корпусы исполнительных узлов 2, 3, 4, 5 помимо внутренней полости имеют со стороны каждой грани для соответствующих узлов окна 14, 15, 16, 17(фиг. 3). Окна сообщаются с внутренней полостью корпуса узла. Во внутренней полости корпусов расположены направляющие 18, 19, 20 и закреплены на внутренних поверхностях окон. Направляющие 18 закреплены на корпусе узла 3, по ним перемещается узел 2 со шпиндельным узлом 1. Соответственно направляющие 19 расположены на корпусе узла 4 с перемещением по ним узла 3 вместе с узлами 2 и 1, направляющие 20 на корпусе 5 с перемещением узла 4 вместе с вложенными узлами 3, 2, 1. Направляющие проходят через внутреннюю полость узла, при этом своими концами направляющая закреплена на противолежащих окнах корпуса. Для устройства (фиг. 1) координатное размещение направляющих в каждом узле определено одной из трех пар противолежащих окон корпуса.

Устройство работает следующим образом. Исполнительные узлы 2, 3, 4, 5 вложены и установлены во внутренних полостях сопрягаемых исполнительных узлов, шпиндельный узел 1 во внутренней полости узла 2. Через окна со стороны наружных граней во внутренней полости корпуса узла перемещается корпус с узла меньшего размера. Узел 2 вложен в узел 3 и перемещается в поперечном направлении по направляющим 18, узел 3 вложен в узел 4 и вертикально перемещается по направляющим 19, в свою очередь узел 4 в узел 5 с перемещением в продольном направлении по направляющим 20. Сопрягаемые исполнительные узлы установлены между собой с зазорами; для пары исполнительных узлов 2 и 3 зазоры 21, для пары 3 и 4 зазоры 22, для узлов 4 и 5 зазоры 23. Зазоры обеспечивают свободное прохождение одного узла через окна и внутреннюю полость сопрягаемого узла по направляющим. При наличии увеличенного зазора в направлении перемещения одного узла в другом увеличивается соответственно длина перемещения.

При выполнении перемещений вложенных исполнительных узлов 2, 3, 4 от электроприводов 7, 8, 9 шпиндельный узел 1 получает пространственные перемещения относительно базового исполнительного узла 5. Исполнительный узел 5 вместе с вложенным в него комплектом перемещаемых по различным координатам узлов 4, 3, 2 устанавливается с возможностью базирования и крепления на станине ГПМ для многокоординатной обработки изделия инструментом 6.

Использование: станкостроение, в частности гибкие производственные модули (ГПМ). Сущность изобретения : корпусы исполнительных узлов 2, 3, 4, 5 выполнены с внутренними полостями. Исполнительные узлы взаимно размещены во внутренней полости корпусов сопрягаемых узлов. Направляющие имеют различное координатное направление, расположены во внутренней полости и проемах окон корпуса узлов. Своими концами направляющие закреплены на противоположных окнах корпусов узлов. Между собой корпусы узлов установлены с зазорами. Шпиндельный узел 1 закреплен во внутренней полости корпуса меньшего по размерам узла 2 с возможностью пространственного перемещения внутри базового узла 5. Имеются электроприводы ЧПУ 8,9 координатного перемещения исполнительных узлов 2,3,4. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство многокоординатного перемещения шпиндельного узла гибкого производственного модуля, состоящее из исполнительных узлов числового программного управления с сопрягаемыми между собой корпусами узлов, направляющими и приводами перемещения, отличающееся тем, что исполнительные узлы взаимно размещены на направляющих различного координатного направления во внутренней полости корпусов сопрягаемых узлов с возможностью перемещения, при этом корпусы узлов, выполненные с окнами, установлены с зазорами между собой, направляющие расположены во внутренней полости каждого узла так, что своими концами закреплены на противолежащих окнах корпуса узла. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для каждой пары сопрягаемых узлов механизм крепления привода перемещаемого узла меньшего размера соединен с сопрягаемым узлом большего размера и механизм крепления пары винт гайка соединен с перемещаемым узлом со стороны наружных граней корпусов этих узлов.